Козловой двухконсольный кран

      При этом отношение    

      Минимальная толщина стенки литого чугунного  барабана должна быть не менее  при этом

 тогда  толщина стенки равна:

                  

Приняв  в качестве материала барабана чугун марки СЧ 15 (σ_в = 650 МПа, [σ_сж ] = 130 МПа), найдем напряжение сжатия в барабане:

             

     Механизм  подъема груза включает в себя электродвигатель и редуктор,    которые необходимо выбрать из ряда выпускаемых промышленностью. Для привода механизмов грузоподъемных  машин применяются крановые асинхронные электродвигатели, характеризующиеся повышенной перегрузочной способностью. Электродвигатель выбирается по каталогу согласно статической мощности в соответствии с режимом эксплуатации механизма.

Статическую мощность двигателя находим по формуле:

                                                      

     где η_пр = 0,85 – кпд механизма;

 
 
 

 

Рисунок 4 – схема механизма подъема

      1 – редуктор; 2 – барабан; 3 – электродвигатель; 4 – тормоз; 5 – муфта. 

      Зная  необходимую статическую мощность двигателя, выбираем электродвигатель с фазным ротором MTF 312-6, ПВ=40 %, мощность на валу двигателя N_дв = 15 кВт, частота вращения вала n_дв = 955 об/мин, момент инерции ротора I_р = 0,225 кг∙м².

      Находим частоту вращения барабана:

                              Рассчитываем  передаточное число привода:

                              

      Находим мощность редуктора, учитывая коэффициент, учитывающий условия работы редуктора K_р = 1,7: 

          

      Выбираем редуктор Ц2-500, мощность на быстроходном валу N_р = 22,9 кВт, номинальное передаточное число U = 50,94.

      Момент  сил сопротивления при установившемся движении на валу двигателя для механизма подъема находим по формуле:

                      

      Где  z = 2 – кратность полиспаста;

      Номинальный момент, передаваемый муфтой, принимаем  равным моменту статических сопротивлений, т.е  M_м^ном = М_с = 198,3 Н∙м. Номинальный момент на валу двигателя равен:

                            

      Муфта соединительная выбирается исходя из указанного в ее технической характеристике значения передаваемого крутящего момента. Находим расчетный момент муфты:

                                           Где  к₁ = 1,3 – коэффициент, учитывающий степень ответственности

                         механизма;

            к₂ = 1,3 – коэффициент, учитывающий режим работы механизма;

      Выбираем  ближайшую по требуемому крутящем моменту  упруго-пальцевую муфту № 1 с тормозным  шкивом диаметром D_т = 200 мм и наибольшим передаваемым крутящим моментом 500 Н∙м. Момент инерции муфты I_м=0,125 кг∙м², момент инерции двигателя и муфты

I = I_р + I_м =0,225 + 0,125 = 0,35 кг∙м².

      Средний пусковой момент двигателя:

                                    

      где  - максимальная кратность пускового  

                                             момента двигателя;

              – минимальная  кратность пускового   момента  двигателя;

 

      Фактическое время пуска и торможения механизма  должно соответствовать  рекомендациям. У механизмов подъема груза фактическое время подъема равно:

                              

      при  опускании груза:

                              

      где  - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс

                                         привода механизма; 

      Находим фактическую частоту вращения барабана:

                             

      Находим фактическую скорость подъема груза:

             ;

      Рассчитываем  ускорение при пуске:

                               

      Далее, используя усредненный график использования  по грузоподъемности, построенным на основе опыта эксплуатации кранов, определим моменты, развиваемые двигателем, и время его пуска при подъеме и опускании груза в различные периоды работы механизма.

 Рисунок 5 - усредненный график загрузки механизма подъема крана; 
 

     Согласно  графику, за время цикла (подъем и  опускание груза) механизм будет работать с номинальным грузом Q = 10000 кг – 2 раз, с грузом 0,7Q = 7000 кг – 4 раз, с грузом 0,17Q = 1700 кг – 1 раз, с грузом 0,05Q = 500 кг – 3 раза. Используя формулы,  а также формулу для нахождения момента сил сопротивления при опускании груза рассчитываем и сводим в таблицу необходимые данные : 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1 – моменты, развиваемые двигателем и время его пуска;

 
 

      Средняя высота подъема груза составляет 0,5…0,8 номинальной высоты   H= =10 м. Примем H_ср = 0,8 Н = 6,4 м, тогда время установившегося движения равно:

       

      Сумма времени пуска при подъеме  и опускании груза за цикл работы механизма равен: 

;

      Общее время включения двигателя за цикл: 

 

      Далее рассчитываем среднеквадратичный момент преодолеваемый двигателем:

                                    

 

      Среднеквадратичная  мощность двигателя равна: 

                 

Что бы выбрать тип тормоза, необходимо рассчитать момент статического  сопротивления на валу двигателя при торможении: 

                   

      Необходимый момент, развиваемый тормозом равен: 

                                      ;

      где К_Т  = 2 – коэффициент запаса торможения;

                                   

      Выбираем  тормоз  ТКГ – 160 с тормозным  моментом 100 Н∙м, диаметром  тормозного шкива 160 мм. Регулировкой можно получить требуемый тормозной  момент 63,99 Н∙м. 

      Далее определяем время торможения при  опускании груза: 

  

Для среднего режима работы находим путь торможения механизма подъема  груза:

                              

Находим время торможения в предположении, что скорости подъема и  опускания  груза одинаковы:

                       

     И в конце находим замедление при торможении:

                                     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Расчет механизма  передвижения грузовой

тележки 

    Расчет  механизма передвижения тележки  заключается в подборе и расчете ходовых колес, определении сопротивлений передвижению, выбора двигателя, редуктора, муфты и тормоза.

     Выбираем  подвесную тележку с канатным приводом. 

     

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 6 – схема запасовки механизма передвижения 

 Рекомендуемый  диаметр ходовых колес для  грузоподъемности 5…10т равен 250…360 мм. Принимаем  D_к=320 мм.

    Коэффициент трения качения ходовых колес по рельсам с плоской головкой  m=0.0003 м. Коэффициент трения в подшипниках качения ходовых колес f=0.02.

     Диаметр вала цапфы ходового колеса

d_к=(0.2…0.25)D_к ,мм

d_к=60…75 мм

     Принимаем d_к=70мм

           Общее сопротивление передвижению тележки, Н:

                  

 где W_тр – сопротивление от трения;

       W_укл – сопротивление от уклона рельсового пути;

       W_тр – сопротивление от ветровой нагрузки;

       W_бл – сопротивление в блоках;

 Сопротивление  от трения

 где к_р – коэффициент, учитывающий трение реборд о рельсы;  к_р=2.5 [1.с.68];

       G_т – масса грузовой тележки, кг;

       Q – грузоподъемность крана, кг;

       m – коэффициент трения качения ходовых колес, м;

       f – коэффициент трения в подшипниках качения ходовых колес;